實驗二 平衡常數的測量

實驗二 平衡常數的測量

1. 目的：利用比色法測定 Fe^3＋(aq)（淺黃）＋SCN^－(aq) FeSCN^2＋(aq)（血紅）反應的平衡常數。

2. 原理：

(1) 設 Fe^3＋、SCN^－ 初始濃度分別為 [Fe³＋]0、[SCN^－]0，若能測得平衡時 FeSCN^2＋ 的濃度 x，即能算出該反應的平衡常數。計算式如下：

Fe

＋ SCN

FeSCN

初始 [Fe

]

[SCN

]

0

反應 －x －x ＋x

平衡 [Fe

]

－x [SCN

]

－x x

K＝ [FeSCN^2＋] [Fe^3＋][SCN^－]＝

x

（[Fe^3＋]0－x）（[SCN^－]0－x）

(2) 以比色法求 x：

○¹ 配製標準（已知濃度的）FeSCN^2＋ 溶液：

假設：本反應之 K 值夠大，若 Fe^3＋ ＞ ＞ SCN^－，則 Fe^3＋ 與 SCN^－ 之反應可視為完全反 應，即 [FeSCN^2＋]＝[SCN^－]。

例如：_^0.2 M Fe(NO3)3 5 mL

0.002 M KSCN 5 mL 混合  得 [FeSCN^2＋]＝0.001 M（此為標準液）

○² 測平衡時 FeSCN^2＋(aq)（待測液）的濃度 x：

●¹ 溶液顏色：Fe^3＋(aq) 為淡黃色，產物 FeSCN^2＋(aq) 為深的血紅色，故平衡時，溶液呈血 紅色。

●² 朗伯-比爾定律：於兩同樣口徑試管加入不同濃度的相同溶液，兩溶液 透光度相同時，溶液濃度 C 與管內溶液高度  成反比：

C11＝C22 ，C1

C2＝2

1，x＝C2＝C11

2

C1：標準液濃度（已知），C2：待測液濃度（未知）

●³ 比色時，要將分別含有標準液及待測液的比色管外壁包上黑紙或黑布（防止光由管壁進 入比色管內），比色管直立放在光源上，眼睛在管口由上朝下觀察兩管內的顏色，以滴 管調整較濃比色管（標準液）內的溶液體積，

使兩管透光度一致(

此步改用手機測量到的綠光值一致取代肉眼

2，求 x。

(3) 範例：

○¹ 標準液濃度：[FeSCN^2＋]＝0.001 M

○2 待測液濃度：將 0.08 M Fe(NO3)3 5 mL 與 0.002 M KSCN 5 mL 混合後，將所得的 FeSCN²

＋ 待測液與標準液做比色。若透光度相同時，兩者管內溶液高度比標準液

1：待測液 2＝8.7：10，則 x＝C2＝C11

2 ＝0.001×8.7

10 ＝8.7×10^－4（M）

○3 平衡常數

K＝ x

（[Fe^3＋]0－x）（[SCN^－]0－x）＝

8.7×10^－4

（0.04－8.7×10^－4）（0.001－8.7×10^－4）

＝172

3. 步驟：

配置(六組份量)

硝酸鐵Fe(NO3)3(式量=242) 0.2M 250mL 由江竣丞配置

硫氰化鉀KSCN(式量=97.2) 0.002M 500mL 由施彥慈配置 感謝兩位!

每組器材

智慧型手機*2、標籤紙、試管架*1、量筒 25mL(或 50mL)*2、直尺(15cm)*1、燒杯(100mL)*2 滴管*2、黑色色紙(10cm*5cm)*2、安全眼鏡

公用器材

容量瓶(250 mL)*2、分度吸糧管*2、安全吸球*2

Android iOS

色彩分析工具

手機螢幕光源

比色法的相關實驗

智慧手機在比色法濃度檢驗的應用

依照上述實驗例子成功利用實驗做出硫酸銅的檢量線的組別，並找出未知溶液榮度，可以加學期成績 2 分！(所有數據表格和計算可參考上文或自行設計)